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Astrophysique

Planck et la matière noire

La matière noire, dont l’existence est largement admise et qui occupe 26 % de l’Univers actuel, garde sa part de mystère. Si la nature des particules qui la composent reste inconnue, les modèles élaborés par les physiciens des particules sont nombreux. L’image de l’Univers délivrée par l’observatoire Planck permet de réduire le nombre de ces hypothèses. En 2013, les données recueillies par Planck avaient permis de délimiter les zones où se trouvait la matière ordinaire 380 000 ans après le Big Bang (Découverte n° 388, sept.- oct. 2013, p. 16-23). Aujourd’hui, la mesure de la polarisation de la lumière détectée permet de voir comment cette matière bougeait. L’image est maintenant dynamique et l’on peut montrer les effets de la matière noire sur la matière ordinaire et sur la lumière. Ainsi, les scientifiques de la collaboration Planck peuvent écarter désormais tous les modèles pour lesquels il aurait existé un moment de forte annihilation entre matière noire et antimatière noire. Si tel avait été le cas, l’énergie dégagée aurait laissé des traces à la fois sur la matière et la lumière. Traces qui ne sont pas mises en évidence par Planck. Il faut donc trouver une autre explication pour l’origine des rayonnements cosmiques observés par l’expérience AMS-02 (Découverte n° 375, juillet-août 2011, p. 2) embarquée sur la Station spatiale internationale. HUBERT DESRUES

Pour en savoir plus
: communiqué de presse du CNRS

Astronomie

Méthane sur Mars, enquête en cours

Comment expliquer la hausse brève et soudaine des concentrations de méthane mesurées par le robot d’exploration Curiosity dans l’atmosphère martienne ? C’est la question que se posent les scientifiques depuis la parution d’une étude dans Science, le 16 décembre 2014, selon laquelle sur treize séquences de mesures réalisées en l’espace de 605 jours par Curiosity, quatre séries successives révèlent des taux de méthane atmosphérique dix fois supérieurs à la valeur de base. Jusque-là, la quantité de méthane dans l’atmosphère martienne avait été mesurée de manière très approximative par spectroscopie depuis la Terre ou depuis des sondes en orbite autour de Mars. Dans le cadre de la mission américaine Curiosity, l’un des objectifs de la NASA (Administration nationale de l’aéronautique et de l’espace) était donc d’affiner ces mesures. L’apparition de méthane peut résulter d’un processus biologique ou géologique : impact d’une comète, largage de gaz par les roches, contamination par un agent terrestre, dégradation par les rayons ultraviolets de matériel d’origine météoritique, etc. Mais aucune de ces hypothèses n’est pour l’instant corroborée par d’autres observations. Les scientifiques n’ont donc d’autre choix que de poursuivre les mesures… L’enjeu est en effet de taille, puisque le méthane pourrait constituer une première étape vers la découverte de vie sur la planète Rouge. SCIENCE ACTUALITÉS

Pour en savoir plus : site de Science Actualités ; site de Science

Physique

Les lois de la nature à l’épreuve de l’observation

En physique, la constante de structure fine est une donnée fondamentale régissant la force électromagnétique qui assure la cohésion des atomes et des molécules. C’est un nombre dit sans dimension, c’est-à-dire sans unité. Sa valeur, fixée en 2010 par le CODATA (Comité de données pour la science et la technologie), organisation internationale fondée en 1966, continue cependant à faire débat. Est-elle réellement constante ? Une équipe internationale menée par des chercheurs australiens, à laquelle l’Institut d’astrophysique de Paris a participé, vient de présenter des conclusions jugées fiables au millième de pourcent près. À l’aide de trois télescopes géants, les scientifiques se sont livrés à des observations sur un quasar, un objet céleste extrêmement brillant, dont le moteur central est un trou noir supermassif, situé à plus de 10 milliards d’années lumière. Au cours de son voyage vers la Terre, la lumière émise par le quasar est absorbée en partie par les atomes de gaz des galaxies qu’elle traverse. Or cette absorption dépend très précisément de la constante de structure fine. En comparant les longueurs d’onde mesurées par les astronomes dans l’Univers lointain à celles mesurées par les physiciens dans les laboratoires, aucune variation de cette constante n’a été constatée. H. D.

Pour en savoir plus
: site de l’Institut d’astrophysique de Paris

Physique

Le LHC se refroidit

Fin décembre 2014, en vue de son redémarrage en mars 2015, les arcs du LHC (Large Hadron Collider) ont été remplis avec de l’hélium à 4 kelvins (–269,15 °C), température encore trop élevée pour que le Grand Collisionneur de hadrons fonctionne à pleine puissance. Sur l’accélérateur, les 1 232 aimants dipolaires doivent produire un champ magnétique de 8,33 teslas pour guider la trajectoire des particules dans l’anneau de 27 kilomètres. Pour parvenir à de tels champs magnétiques, les aimants sont parcourus par un courant de 11 850 ampères qui ne doit rencontrer aucune résistance sur son passage. Seule la supraconduction à très basse température peut offrir cette possibilité. L’ensemble doit être refroidi à 1,9 K (–271,3 °C), en dessous de la température moyenne de l’espace intersidéral (2,7 K). Dans ces conditions de température, les fils de niobium-étain des bobines des aimants éviteront toute surchauffe quand le LHC déploiera sa puissance à 13 TeV (1 téraélectronvolt = 1012 eV = 1,602 177 × 10–7 joule), une énergie jamais atteinte par un accélérateur. H. D.

Pour en savoir plus : site du CERN

Médecine

Dans l’intimité de la paroi bactérienne

Depuis plusieurs années, les bactéries ne cessent de développer une résistance aux antibiotiques, ce qui pose un réel problème de santé publique. Une découverte de l’Institut de biologie structurale (IBS – Centre national de la recherche médicale, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives, université Joseph-Fourier) pourrait ouvrir une nouvelle voie de recherche. De nombreux antibiotiques agissent en bloquant la synthèse du composant principal de la paroi des bactéries, les empêchant de se multiplier. Pour lutter contre la résistance aux antibiotiques, les chercheurs se sont lancés dans l’étude de la paroi bactérienne dans l’espoir de trouver une parade. Hélas, les outils de la biologie ne leur permettaient pas de l’approcher dans toute sa complexité. Les chercheurs de l’IBS ont utilisé une nouvelle méthode d’analyse, la spectroscopie RMN (résonance magnétique nucléaire) du solide, une technique d’IRM (imagerie par résonance magnétique) plus spécialement adaptée à des molécules insolubles ou à des matériaux solides. Pour la première fois, ils ont pu décrire les mécanismes de synthèse de la paroi bactérienne. Ils ont mis en évidence l’action d’enzymes intervenant dans le maillage et la rigidité de la paroi. Les scientifiques espèrent concevoir maintenant des antibiotiques ciblant directement ces enzymes afin de contourner les résistances actuelles. H. D.

Pour en savoir plus
: communiqué de presse du CNRS

Médecine

Un virus pour lutter contre les maladies neurodégénératives

En travaillant sur Bornavirus, un virus associé à des maladies du comportement du cheval ou du mouton, des chercheurs de l’INSERM (Institut national de la santé et de la recherche médicale) ont découvert fortuitement qu’une protéine sécrétée par ce virus pouvait bloquer l’évolution de maladies neurodégénératives. Au lieu d’entraîner la mort des cellules neuronales infectées, le virus semble les protéger. Sa protéine agit sur les mitochondries, les organites qui produisent l’énergie de la cellule, forçant les neurones à la survie. Or les problèmes mitochondriaux sont impliqués dans la plupart des maladies neurodégénératives, dont Parkinson. Plusieurs expériences visant à tester le potentiel thérapeutique de cette protéine ont montré qu’elle était capable de bloquer les dommages mitochondriaux induits par un stress et responsables de la mort des neurones. Des tests préventifs effectués in vivo sur des souris avec un dérivé de la protéine spécialement conçu ont révélé qu’il était possible de sauver la moitié des neurones soumis à un stress mitochondrial mimant Parkinson. Les chercheurs vont tester maintenant ce dérivé dans l’espoir de mettre au point un traitement curatif destiné aux personnes atteintes d’un début de maladie neurodégénérative. H. D.

Pour en savoir plus : site de l’INSERM

Médecine \ Biologie

Virus et détournement de ribosomes

Afin de proliférer, les virus détournent la machinerie cellulaire de leur hôte. Certains se servent des ribosomes (outils de synthèse protéique après décryptage de l’ARN messager) pour produire leurs propres protéines et envahir ainsi d’autres cellules. Des chercheurs du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) et de l’INSERM (Institut national de la santé et de la recherche médicale)/ université de Strasbourg ont montré que le virus de l’hépatite C, notamment, ciblait plus particulièrement une sous-unité du ribosome appelée RACK1. L’étude, menée sur des drosophiles (mouches du vinaigre) dépourvues de cette sous-unité, a été reproduite avec succès sur des cultures de cellules humaines. L’inhibition de RACK1 empêche la réplication du virus, mais ne semble pas affecter le fonctionnement et la prolifération cellulaires des modèles étudiés. Cette découverte laisse espérer l’élaboration de traitements contre de nombreux virus déployant cette stratégie, plus ciblés, donc plus efficaces que les traitements actuels et permettant par ailleurs de limiter les effets secondaires. Toutefois, il faudra préciser au préalable le rôle de RACK1 chez les organismes eucaryotes (organismes dont les cellules possèdent un noyau et des mitochondries), qui se révèle indispensable au cours du développement embryonnaire. GAËLLE COURTY

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Médecine \ Biologie

Le diabète néonatal mieux compris

Des travaux impliquant plusieurs laboratoires de l’INSERM (Institut national de la santé et de la recherche médicale) et du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) à Strasbourg et à Paris viennent de compléter le rôle d’un gène baptisé Rfx6 sur les mécanismes de production d’insuline, l’hormone de régulation du glucose dans le sang. En 2010, les scientifiques avaient montré déjà que ce gène intervient dans la formation des cellules bêta (ß) du pancréas productrices de l’insuline. En fonctionnement normal, le glucose pénètre par diffusion dans les cellules ß et, selon l’état nutritionnel, provoque la libération d’insuline dans le sang via un canal spécifique, le canal calcique de la cellule. Sur des souris dont le gène Rfx6 avait été rendu non fonctionnel, les équipes strasbourgeoises ont montré que ce dernier agit directement sur l’ouverture ou la fermeture du canal. En travaillant sur des lignées de cellules ß humaines, qu’ils ont été les premiers au monde à savoir produire in vitro dès 2011, les chercheurs parisiens ont confirmé que le même mécanisme entre en jeu chez l’Homme. Outre une avancée dans la connaissance du processus conduisant à certains types de diabète, notamment le diabète néonatal, cette recherche pourrait ouvrir la voie à une thérapie innovante. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Neurosciences

Les avantages d’un hémisphère cérébral dominant

On attribue souvent un rôle privilégié à l’hémisphère cérébral gauche pour les fonctions liées au langage, alors que le droit serait plus engagé dans les fonctions concernant l’attention spatiale. De même, les capacités cognitives seraient meilleures lorsque le degré de latéralisation hémisphérique est marqué. Pour vérifier ces hypothèses, les chercheurs du Groupe d’imagerie neurofonctionnelle de Bordeaux ont mené une expérience sur 297 patients. En pratiquant une IRM (imagerie par résonance magnétique) fonctionnelle, ils ont déterminé le degré de latéralisation des sujets dans une tâche de langage : 84 % des patients présentaient une forte latéralisation à gauche, 3,5 % à droite et 12,5 % une répartition sur les deux hémisphères. Puis, les scientifiques ont soumis les mêmes patients à une batterie de tests afin de mesurer leurs performances cognitives dans trois domaines : langage, cognition visuo-spatiale et mémoire. Les sujets sans dominance hémisphérique langagière obtiennent des scores nettement inférieurs, alors qu’il n’y a pas de différence entre les sujets latéralisés à droite ou à gauche. Il semble donc que les fonctions langagières se concentrent bien majoritairement dans l’hémisphère gauche et qu’une prédominance hémisphérique dans ce domaine confère effectivement un avantage cognitif. H. D.

Pour en savoir plus : site du CNRS

Biodiversité

Florilège des espèces nouvellement décrites

À ce jour, les naturalistes ont décrit et nommé quelque deux millions d’espèces. Pourtant chaque année, de nouvelles découvertes viennent enrichir ce gigantesque catalogue. Le Muséum national d’histoire naturelle compte parmi les principaux acteurs mondiaux de cette quête à laquelle participent de nombreux amateurs. À Madagascar, un scorpion, Grosphus magalieae, a été découvert par hasard en 2010 dans le sud-ouest de l’île par Magalie Castelin, spécialiste de la systématique moléculaire des mollusques. Scorpion décrit en 2014 par Wilson Lourenço, spécialiste de ces arachnides. Deux espèces d’orchidées, mises au jour en 2009 par Jean-Michel Hervouet (ingénieur en hydraulique) dans un herbier du Muséum constitué en 1941 par Pierre Boiteau, ont été décrites dans une publication de 2014 illustrée par Alain Jouy, ancien président de la Société française d’orchidophilie. À la Guadeloupe, plusieurs dizaines d’espèces marines inconnues ont été récoltées en 2012, dont neuf coquillages de la famille des Murcidae, décrits en 2014 par Bernard Garrigues (médecin). Au Vietnam, de nouveaux phasmes, dont l’un mesure 54 centimètres pattes dépliées, ont été décrits en 2014 par une équipe européenne. À La Voulte-sur-Rhône, le gisement paléontologique du Jurassique moyen (–160 millions d’années) a livré trois nouveaux fossiles de crustacés polychélidés, décrits par Denis Audo et ses collaborateurs en 2014. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du MNHN

Sciences de la Terre

Un lien entre érosion et séismes

Les événements extrêmes comme les typhons ou les séismes de forte magnitude provoquent des changements rapides de la forme de la surface de la Terre. Ces phénomènes engendrent des glissements de terrain et renforcent le transport de sédiments dans les rivières. À Taïwan, qui connaît les taux d’érosion et de déformation les plus élevés au monde, une érosion des sols de 0,1 à 20 millimètres par an peut induire une augmentation de 0,1 à 10 bars des pressions qui s’exercent sur les failles situées à proximité. Selon les chercheurs des laboratoires Géosciences Rennes et Montpellier associés à l’Institut de physique du globe de Paris, ces forces seraient suffisantes pour déclencher des séismes superficiels – à moins de 5 kilomètres de profondeur – qui favoriseraient la propagation de séismes profonds. Ainsi la tectonique des plaques ne serait pas la seule à influencer l’activité des failles sismiques. Des phénomènes de surface, en déformant la surface de la Terre, peuvent imposer aussi des contraintes aux failles et ouvrir une nouvelle voie de compréhension des mécanismes déclencheurs de séismes. H. D.

Pour en savoir plus
: communiqué de presse du CNRS

Science des matériaux

Tailleurs de pierres et forgerons

En croisant leurs compétences en archéologie, histoire, sciences des matériaux et chimie, des chercheurs de plusieurs laboratoires du CNRS (Centre national de la recherche scientifique), du CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives), du ministère de la Culture et de la Communication, et de l’université Paris-8 ont daté de manière absolue le fer trouvé dans la structure des cathédrales gothiques : des pièces métalliques dont la datation faisait toujours débat. Ils ont utilisé la méthode par mesure du carbone 14. Au XIIe siècle, le fer était obtenu en chauffant le minerai avec du charbon de bois dans des fourneaux. Une partie de ce carbone restée piégée dans le métal a permis de dater l’arbre et donc d’estimer l’âge du métal. Les scientifiques ont travaillé sur les cathédrales de Beauvais et Bourges. À Beauvais, des tirants métalliques soutiennent les arcs-boutants. On pensait qu’ils avaient été ajoutés au XVIIIe siècle, mais l’analyse prouve qu’ils datent des années 1225 à 1240, période de construction de l’édifice. Ils auraient même été prévus dès la conception de la cathédrale. À Bourges, une chaîne qui ceinture le chœur semble avoir été ajoutée en cours de chantier. L’équipe va réaliser maintenant des prélèvements sur la Sainte-Chapelle à Paris et s’intéresse également aux temples d’Angkor (Cambodge). H. D.

Pour en savoir plus
: communiqué de presse du CNRS